JPH0663039B2 - 加熱炉の温度制御装置 - Google Patents
加熱炉の温度制御装置Info
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- JPH0663039B2 JPH0663039B2 JP10044085A JP10044085A JPH0663039B2 JP H0663039 B2 JPH0663039 B2 JP H0663039B2 JP 10044085 A JP10044085 A JP 10044085A JP 10044085 A JP10044085 A JP 10044085A JP H0663039 B2 JPH0663039 B2 JP H0663039B2
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- furnace
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- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/0081—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for slabs; for billets
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
- F27B9/30—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
- F27B9/40—Arrangements of controlling or monitoring devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D19/00—Arrangements of controlling devices
- F27D2019/0003—Monitoring the temperature or a characteristic of the charge and using it as a controlling value
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D19/00—Arrangements of controlling devices
- F27D2019/0028—Regulation
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- F27D2019/004—Fuel quantity
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、鉄鋼プラントにおいて、熱間圧延ラインに
於ける加熱炉の温度制御装置に関するものである。
於ける加熱炉の温度制御装置に関するものである。
［従来の技術］ 第３図は従来の加熱炉の温度制御装置の概略構成図であ
る。図において、(1)は少なくとも、各加熱制御帯に予
め温度が相違させられ、材料(2)を上流の加熱制御帯か
ら下流の加熱制御帯に搬送して抽出される３帯の加熱炉
である。
る。図において、(1)は少なくとも、各加熱制御帯に予
め温度が相違させられ、材料(2)を上流の加熱制御帯か
ら下流の加熱制御帯に搬送して抽出される３帯の加熱炉
である。
(3)は各帯炉内に備えられた燃焼用バーナ、(7)は各帯炉
内に備えら、炉内温度を検出する温度計、(10)は材料情
報を入力する材料情報入力部である。
内に備えら、炉内温度を検出する温度計、(10)は材料情
報を入力する材料情報入力部である。
(11)は炉内温度算出部である。炉内温度算出部(11)は材
料情報、各加熱炉の燃料流量及び予め設定される修正係
数を用いた熱バランス方程式によって、加熱制御帯の平
均の炉内温度分布を求める。
料情報、各加熱炉の燃料流量及び予め設定される修正係
数を用いた熱バランス方程式によって、加熱制御帯の平
均の炉内温度分布を求める。
(12)は炉内材料温度算出部である。炉内材料温度算出部
(12)は炉内温度分布及び材料情報と予め設定されている
修正係数による熱伝導方程式に基づいて、各加熱制御帯
に、材料(2)が搬送されたときの各加熱制御帯における
材料(2)の温度分布を予測（以下炉内材料温度分布とい
う）する。
(12)は炉内温度分布及び材料情報と予め設定されている
修正係数による熱伝導方程式に基づいて、各加熱制御帯
に、材料(2)が搬送されたときの各加熱制御帯における
材料(2)の温度分布を予測（以下炉内材料温度分布とい
う）する。
(13)は昇温曲線決定部である。(13)は昇温曲線決定部(1
3)は炉内温度算出部(11)で求めた各加熱制御帯の炉内温
度分布と、炉内材料温度算出部(12)で求めた各加熱制御
帯における材料温度分布に基づいて、材料の治金学的制
約および炉操業上の制約条件下のもとで、通常の非線形
最適化を行うことにより、３帯炉によって圧延させるた
めに各加熱炉の温度をどのように上昇させていけばよい
かを決定する昇温曲線を決定する。
3)は炉内温度算出部(11)で求めた各加熱制御帯の炉内温
度分布と、炉内材料温度算出部(12)で求めた各加熱制御
帯における材料温度分布に基づいて、材料の治金学的制
約および炉操業上の制約条件下のもとで、通常の非線形
最適化を行うことにより、３帯炉によって圧延させるた
めに各加熱炉の温度をどのように上昇させていけばよい
かを決定する昇温曲線を決定する。
(14)は炉内温度設定部である。炉内温度設定部(14)は炉
内温度算出部(11)で計算された炉内温度分布と、昇温曲
線決定部(13)で決定された昇温曲線とに基づいて、各加
熱制御帯における最適な炉内温度の設定値を求め、この
各設定値を後述する各燃料流量制御器(15)に指令する。
内温度算出部(11)で計算された炉内温度分布と、昇温曲
線決定部(13)で決定された昇温曲線とに基づいて、各加
熱制御帯における最適な炉内温度の設定値を求め、この
各設定値を後述する各燃料流量制御器(15)に指令する。
(15)は燃料流量制御器である。燃料流量制御器(15)は加
熱制御帯毎に備えられ、各加熱制御帯内の温度計(7)の
検出温度と設定温度とを比較し、検出温度が設定温度に
近付くように、燃料の流量を制御して、その燃料流量を
所定時間毎に炉内温度算出部(11)に出力する。
熱制御帯毎に備えられ、各加熱制御帯内の温度計(7)の
検出温度と設定温度とを比較し、検出温度が設定温度に
近付くように、燃料の流量を制御して、その燃料流量を
所定時間毎に炉内温度算出部(11)に出力する。
上記のように構成された従来の加熱炉の温度制御装置に
ついて以下に動作を説明する。
ついて以下に動作を説明する。
炉内温度算出部(11)は、材料情報入力部(10)からの材料
情報と、各加熱制御帯の燃料流量制御器(15)からの燃料
流量情報とにより、修正係数を用いた熱バランス方程式
によって、各加熱制御帯の平均の温度分布を計算する。
情報と、各加熱制御帯の燃料流量制御器(15)からの燃料
流量情報とにより、修正係数を用いた熱バランス方程式
によって、各加熱制御帯の平均の温度分布を計算する。
次に、材料温度算出部(12)は、この計算された炉内温度
分布及び材料情報と、修正係数を用いた２次元の熱伝導
方程式により、炉内に材料(2)が存在したときの各加熱
制御帯における材料(2)の炉内材料温度分布を求める。
分布及び材料情報と、修正係数を用いた２次元の熱伝導
方程式により、炉内に材料(2)が存在したときの各加熱
制御帯における材料(2)の炉内材料温度分布を求める。
次に、昇温曲線決定部(13)は計算された炉内温度分布及
び材料温度分布から、材料の治金学的制約および炉操業
上の制約条件下のもとで、通常の非線形最適化を行うこ
とにより、３帯炉によって圧延させるために各加熱制御
帯の温度をどのように上昇させていけばよいかを決定す
る昇温曲線を決定する。
び材料温度分布から、材料の治金学的制約および炉操業
上の制約条件下のもとで、通常の非線形最適化を行うこ
とにより、３帯炉によって圧延させるために各加熱制御
帯の温度をどのように上昇させていけばよいかを決定す
る昇温曲線を決定する。
次に、炉内温度設定部(14)は炉内温度算出部(11)で計算
された炉内温度分布と、昇温曲線決定部(13)で決定され
た昇温曲線とに基づいて、各加熱炉における最適な炉内
温度の設定値を求め、この各設定値を各燃料流量制御器
(15)に指令する。
された炉内温度分布と、昇温曲線決定部(13)で決定され
た昇温曲線とに基づいて、各加熱炉における最適な炉内
温度の設定値を求め、この各設定値を各燃料流量制御器
(15)に指令する。
そして、各燃料流量制御器(15)はこの設定値に従って各
バーナ(3)への燃料流量をそれぞれ制御していた。
バーナ(3)への燃料流量をそれぞれ制御していた。
つまり。従来は、加熱炉の各加熱制御帯の現在の炉温か
ら材料温度を計算するモデルである材料温度算出部(12)
と、炉温と材料温度とから燃料流量を計算するモデルで
ある炉内温度設定部(14)の２つの非線形モデルを使用
し、燃料流量を最適化（最小）するために通常の非線形
最適化を行って材料の昇温曲線を決定し、この昇温曲線
と材料の現状温度あるいは材料の温度とを比較して、炉
温を決定していた。
ら材料温度を計算するモデルである材料温度算出部(12)
と、炉温と材料温度とから燃料流量を計算するモデルで
ある炉内温度設定部(14)の２つの非線形モデルを使用
し、燃料流量を最適化（最小）するために通常の非線形
最適化を行って材料の昇温曲線を決定し、この昇温曲線
と材料の現状温度あるいは材料の温度とを比較して、炉
温を決定していた。
また、特開昭５７−８２４２５号公報は、加熱炉の操業
条件から金属材料の昇温パターンを決定し、加熱炉内の
温度計の炉温度を用いて、炉内における材料の温度を推
定し、その温度と昇温パターンとにより、燃料流量を制
御していた。
条件から金属材料の昇温パターンを決定し、加熱炉内の
温度計の炉温度を用いて、炉内における材料の温度を推
定し、その温度と昇温パターンとにより、燃料流量を制
御していた。
［発明が解決しようとする問題点］ 従来の加熱炉の温度制御装置は、炉内温度計算部(11)で
修正係数を用いた熱バランス方程式によって求めた現在
の各加熱制御帯内の温度分布と、炉内材料温度算出部が
修正係数等を考慮した熱伝導方程式によって求めた各加
熱制御帯における材料の炉内材料温度分布とにより、昇
温曲線計算部が３帯炉によって圧延させるために各加熱
制御帯の温度をどのように上昇させていけばよいかを決
定する昇温曲線を決定する。
修正係数を用いた熱バランス方程式によって求めた現在
の各加熱制御帯内の温度分布と、炉内材料温度算出部が
修正係数等を考慮した熱伝導方程式によって求めた各加
熱制御帯における材料の炉内材料温度分布とにより、昇
温曲線計算部が３帯炉によって圧延させるために各加熱
制御帯の温度をどのように上昇させていけばよいかを決
定する昇温曲線を決定する。
そして、炉内温度設定部が炉内温度分布と昇温曲線とに
基づいて、各加熱制御帯における最適な炉内温度の設定
値を求め、この各設定値を各燃料流量制御器(15)に指令
することによって、燃料を制御させて所定の炉温にさせ
て搬送される材料を加熱するものである。
基づいて、各加熱制御帯における最適な炉内温度の設定
値を求め、この各設定値を各燃料流量制御器(15)に指令
することによって、燃料を制御させて所定の炉温にさせ
て搬送される材料を加熱するものである。
つまり、炉内に存在する材料の現在温度および将来温度
は操業状態においては計測不能であるので、実験的に計
測した状態でのパラメータ（特に修正係数）を使用する
ことによって、圧延に最適な各加熱炉の炉内温度推定
し、その推定した炉内温度になるように各燃料流量制御
器の燃料流量を制御するものである。
は操業状態においては計測不能であるので、実験的に計
測した状態でのパラメータ（特に修正係数）を使用する
ことによって、圧延に最適な各加熱炉の炉内温度推定
し、その推定した炉内温度になるように各燃料流量制御
器の燃料流量を制御するものである。
このため、実験時と状態の異なる操業および炉の経時変
化においては、実験結果から得られた計算モデルで圧延
に最適な各加熱炉の炉内温度を推定して燃料流量を制御
しているので、精度が悪いという問題点があった。
化においては、実験結果から得られた計算モデルで圧延
に最適な各加熱炉の炉内温度を推定して燃料流量を制御
しているので、精度が悪いという問題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、加熱炉の加熱制御帯内の材料温度の予測計
算を、修正係数を補正することによって、精度よく予測
できる加熱炉の温度制御装置を得ることを目的とする。
れたもので、加熱炉の加熱制御帯内の材料温度の予測計
算を、修正係数を補正することによって、精度よく予測
できる加熱炉の温度制御装置を得ることを目的とする。
［問題点を解決するための手段］ この発明に係る加熱炉の温度制御装置は、所定数の加熱
制御帯を有し、材料を上流の加熱制御帯から下流の加熱
制御帯に搬送し、材料が下流の加熱制御帯から抽出され
て粗圧延される加熱炉と、加熱炉の各加熱制御帯に備え
られ、設定温度になるように、加熱制御帯内に放出する
燃料流量を制御する燃料流量制御器と、少なくとも、材
料情報、各燃料流量制御器の燃料流量及び修正係数を用
いた熱バランス方程式に基づいて、各加熱制御帯の現在
の温度分布を求める炉内温度算出部と、少なくとも、各
加熱制御帯の現在の温度分布と材料情報と修正係数を用
いた熱伝導方程式に基づいて、各加熱制御帯に材料が搬
送されたときの材料の温度を予測する材料温度算出部
と、炉内温度及び材料温度に基づいた各加熱制御帯の昇
温曲線を決定する昇温曲線決定部と、決定された昇温曲
線と炉内温度に基づいて、各加熱制御帯における最適な
炉内温度を求め、設定温度として各燃料流量制御器に設
定する炉内温度設定部と、粗圧延された材料とされる毎
に、その粗圧延材料の実際の温度を検出する温度計と、
粗圧延材料の温度が検出される毎に、その圧延時間及び
材料鋼種に基づいて、粗圧延材料の温度を逆算して抽出
直後の温度を求める抽出材料温度算出部と、抽出材料温
度算出手段で求めた抽出直後の材料の温度に基づいて、
新しい修正係数を求め、その新しい修正係数に、炉内温
度計算部の修正係数及び材料温度計算部の修正係数を補
正する修正係数補正部とを備えたものである。
制御帯を有し、材料を上流の加熱制御帯から下流の加熱
制御帯に搬送し、材料が下流の加熱制御帯から抽出され
て粗圧延される加熱炉と、加熱炉の各加熱制御帯に備え
られ、設定温度になるように、加熱制御帯内に放出する
燃料流量を制御する燃料流量制御器と、少なくとも、材
料情報、各燃料流量制御器の燃料流量及び修正係数を用
いた熱バランス方程式に基づいて、各加熱制御帯の現在
の温度分布を求める炉内温度算出部と、少なくとも、各
加熱制御帯の現在の温度分布と材料情報と修正係数を用
いた熱伝導方程式に基づいて、各加熱制御帯に材料が搬
送されたときの材料の温度を予測する材料温度算出部
と、炉内温度及び材料温度に基づいた各加熱制御帯の昇
温曲線を決定する昇温曲線決定部と、決定された昇温曲
線と炉内温度に基づいて、各加熱制御帯における最適な
炉内温度を求め、設定温度として各燃料流量制御器に設
定する炉内温度設定部と、粗圧延された材料とされる毎
に、その粗圧延材料の実際の温度を検出する温度計と、
粗圧延材料の温度が検出される毎に、その圧延時間及び
材料鋼種に基づいて、粗圧延材料の温度を逆算して抽出
直後の温度を求める抽出材料温度算出部と、抽出材料温
度算出手段で求めた抽出直後の材料の温度に基づいて、
新しい修正係数を求め、その新しい修正係数に、炉内温
度計算部の修正係数及び材料温度計算部の修正係数を補
正する修正係数補正部とを備えたものである。
［作用］ この発明においては、各加熱制御帯が異なる温度にされ
た帯炉に材料が搬送されると、炉内温度算出部が材料情
報、現在の燃料流量及び修正係数を用いた熱バランス方
程式に基づいて求めた各加熱炉の現在の温度分布と、材
料温度計算部が各加熱炉の現在の温度分布と材料情報と
修正係数を用いた熱伝導方程式に基づいて、求めた各加
熱制御帯に材料が搬送されたときの材料の予測温度と、
そのときの昇温曲線決定部の昇温曲線とにより、炉内温
度設定部が求めた各加熱炉における最適な炉内温度にす
るための燃料流量制御値に対応する燃料流量が各燃料流
量制御器に設定される。
た帯炉に材料が搬送されると、炉内温度算出部が材料情
報、現在の燃料流量及び修正係数を用いた熱バランス方
程式に基づいて求めた各加熱炉の現在の温度分布と、材
料温度計算部が各加熱炉の現在の温度分布と材料情報と
修正係数を用いた熱伝導方程式に基づいて、求めた各加
熱制御帯に材料が搬送されたときの材料の予測温度と、
そのときの昇温曲線決定部の昇温曲線とにより、炉内温
度設定部が求めた各加熱炉における最適な炉内温度にす
るための燃料流量制御値に対応する燃料流量が各燃料流
量制御器に設定される。
そして、材料が加熱炉の下流の加熱制御帯を出て、抽出
されて粗圧延されると、温度計が抽出された材料粗圧延
されて出力される毎に，その粗圧延材料の実際の温度を
検出する。
されて粗圧延されると、温度計が抽出された材料粗圧延
されて出力される毎に，その粗圧延材料の実際の温度を
検出する。
次に、抽出材料温度算出部が粗圧延材料の実際の温度が
検出される毎に、その圧延時間及び材料鋼種に基づい
て、粗圧延材料の温度を逆算して抽出直後の温度を求め
る。
検出される毎に、その圧延時間及び材料鋼種に基づい
て、粗圧延材料の温度を逆算して抽出直後の温度を求め
る。
そして、修正係数補正部が抽出直後の材料の温度に基づ
いて、新しい修正係数を求め、その新しい修正係数に、
炉内温度計算部の修正係数及び材料温度計算部の修正係
数を補正する。
いて、新しい修正係数を求め、その新しい修正係数に、
炉内温度計算部の修正係数及び材料温度計算部の修正係
数を補正する。
［発明の実施例］ 第１図はこの発明の一実施例の概略構成図である。図に
おいて、(4)及び(5)を除く(1)〜(15)は上記第３図と同
様なものである。
おいて、(4)及び(5)を除く(1)〜(15)は上記第３図と同
様なものである。
(4)は３帯の加熱炉(1)の下流側に設置された粗圧延機、
(5)は粗圧延機(4)によって粗圧延された粗圧延材料、
(6)は粗出材料(5)の温度を検出する粗出材料用の温度計
である。
(5)は粗圧延機(4)によって粗圧延された粗圧延材料、
(6)は粗出材料(5)の温度を検出する粗出材料用の温度計
である。
(16)は抽出材料温度算出部である。抽出材料温度算出部
(16)は温度計(6)によって、実際の粗圧延(5)の温度が検
出される毎に、逆算して圧延時間及び材料鋼種を用い
て、３帯の加熱炉(1)から材料(2)を抽出したときの抽出
材料の温度を求める。
(16)は温度計(6)によって、実際の粗圧延(5)の温度が検
出される毎に、逆算して圧延時間及び材料鋼種を用い
て、３帯の加熱炉(1)から材料(2)を抽出したときの抽出
材料の温度を求める。
(17)は修正係数補正部である。修正係数補正部(17)は抽
出材料温度算出手段(16)で求めた抽出直後の材料の温度
と、材料温度算出部計算部(12)で熱伝導方程式によって
求められた炉内材料予測温度とを比較し、その比較結果
に基づいて、新しい修正係数を求め、炉内材料算出部(1
2)及び炉内温度算出部(11)の修正係数を新しい修正係数
に補正する。次に各部の構成を詳細に述べる。炉内温度
計算部(11)は３帯の加熱炉(1)を炉長方向にｎ個に分割
し、各分割された加熱制御帯（メッシュ）ついて各々次
の様な熱バランス方程式をたてるようにされている。
出材料温度算出手段(16)で求めた抽出直後の材料の温度
と、材料温度算出部計算部(12)で熱伝導方程式によって
求められた炉内材料予測温度とを比較し、その比較結果
に基づいて、新しい修正係数を求め、炉内材料算出部(1
2)及び炉内温度算出部(11)の修正係数を新しい修正係数
に補正する。次に各部の構成を詳細に述べる。炉内温度
計算部(11)は３帯の加熱炉(1)を炉長方向にｎ個に分割
し、各分割された加熱制御帯（メッシュ）ついて各々次
の様な熱バランス方程式をたてるようにされている。
但し、αiは修正係数 ここでＨgは燃料の単位流量当りの発熱量、Ｃpgは排ガ
ス比熱、Ｇiは各メッシュの排ガス流量であり、Ｋ1ij，
Ｋ2ik，Ｋ3ilはそれぞれふく射交換係数、Ｃ１，Ｃ２，
Ｃ３は定数である。また、ｎは炉長分割数、ｍは材料
(2)のスラブ本数である。
ス比熱、Ｇiは各メッシュの排ガス流量であり、Ｋ1ij，
Ｋ2ik，Ｋ3ilはそれぞれふく射交換係数、Ｃ１，Ｃ２，
Ｃ３は定数である。また、ｎは炉長分割数、ｍは材料
(2)のスラブ本数である。
上記［１］式は、燃焼用バーナ(3)への燃料流量ｗが与
えられれば、炉壁温度、スラブ温度を既知とすれば、次
の様に変形される。
えられれば、炉壁温度、スラブ温度を既知とすれば、次
の様に変形される。
これは、ｎ元連立の非線形微分方程式であるが、Ｉstep
前の炉内温度分布を出発値として時間に関して離散化
し、ニユートン法等を用いて収束させれば、簡単に新し
い炉内温度分布を計算できる。
前の炉内温度分布を出発値として時間に関して離散化
し、ニユートン法等を用いて収束させれば、簡単に新し
い炉内温度分布を計算できる。
次に、材料温度算出部(12)は、良く知られている２次元
の熱伝導方程式より次の様に表わせるものである。
の熱伝導方程式より次の様に表わせるものである。
表面における境界条件は、 ここで、ｘは材料厚み方向、ｙは材料の巾方向を表わ
し、ｄ１，ｄ２はそれぞれ材料厚み、材料巾を表わす。
また、Ｃｓ，λｓ，γｓはそれぞれ材料の比熱、熱伝導
率、比重であり、ｑｓは材料の表面熱流束で次式で表わ
せる。
し、ｄ１，ｄ２はそれぞれ材料厚み、材料巾を表わす。
また、Ｃｓ，λｓ，γｓはそれぞれ材料の比熱、熱伝導
率、比重であり、ｑｓは材料の表面熱流束で次式で表わ
せる。
ここでαｉは修正係数補正部(17)で計算される修正係数
である。［３］式は［４］式の境界条件を用いれば、通
常の差分手法で解くことができる。
である。［３］式は［４］式の境界条件を用いれば、通
常の差分手法で解くことができる。
また、抽出材料温度算出部(16)は次の計算モデルを満足
するように構成されている。
するように構成されている。
ＴSOUT *＝Ｐ１・ＴSM＋Ｐ２ ……［６］ ここで、ＴSOUT *は逆算された抽出時の材料温度、ＴSM
は粗圧延機(4)の出側で計測された材料温度であり、Ｐ
１，Ｐ２は材料の圧延スケジュールと材料鋼種によって
決定される定数である。
は粗圧延機(4)の出側で計測された材料温度であり、Ｐ
１，Ｐ２は材料の圧延スケジュールと材料鋼種によって
決定される定数である。
修正係数補正部(17)は、次の様にして構成されいる。
材料温度算出部(12)は、炉内に存在する材料(2)の１本
毎の温度の時々刻々計算する事ができるため、装入時か
ら抽出時まで、炉内のｎ分割した地点での材料温度を全
て計算可能である。この材料のｎ分割された各メッシュ
での材料温度算出部(12)で計算された各温度上昇量をΔ
Ｔsiとする。
毎の温度の時々刻々計算する事ができるため、装入時か
ら抽出時まで、炉内のｎ分割した地点での材料温度を全
て計算可能である。この材料のｎ分割された各メッシュ
での材料温度算出部(12)で計算された各温度上昇量をΔ
Ｔsiとする。
装入から抽出までの全温度上昇量は、 となる。材料装入温度をＴSOとすると、材料温度算出部
(12)で計算される抽出温度は、 となる。
(12)で計算される抽出温度は、 となる。
このＴSOUTと抽出材料温度算出部(16)から求められた抽
出温度ＴSOUT *とにより、修正係数αｉは次の様にして
決定する。
出温度ＴSOUT *とにより、修正係数αｉは次の様にして
決定する。
昇温曲線算出部(13)は、炉内温度算出部(11)と材料温度
算出部(12)とを用いて、下記の材料の治金学的制約およ
び炉操業上の制約条件のもとで通常の非線形最適化を行
なう事により、昇温曲線を決定する。
算出部(12)とを用いて、下記の材料の治金学的制約およ
び炉操業上の制約条件のもとで通常の非線形最適化を行
なう事により、昇温曲線を決定する。
ＴsMIN≦ＴsOUT≦ＴsMAX ΔＴssMIN≦ΔＴssOUT≦ＴssMAX ＴgiMIN≦Ｔgi≦ＴgiMAX ＷkMIN≦Ｗｋ≦ＷkMAX ……………………………………………［９］ ここで、ΔＴSSは材料の内部温度分布の最高温度と最低
温度との差であり、添字ＭIN’ＭAXはそれぞれ下限値及
び上限値を示している。
温度との差であり、添字ＭIN’ＭAXはそれぞれ下限値及
び上限値を示している。
最適化の指標となる評価関数は、燃料最小化であるから
次の様に表わせる。
次の様に表わせる。
上記の様にして求まった昇温曲線と材料の現在温度とか
ら、炉内温度設定部(14)が任意時刻後の材料温度が昇温
曲線に近づく様に計算する。
ら、炉内温度設定部(14)が任意時刻後の材料温度が昇温
曲線に近づく様に計算する。
次にフローチャートを用いて動作を説明する。第２図は
この発明の動作を説明するフローチャートである。各制
御部に所定の条件を設定する初期設定をする（Ｓ１）。
この発明の動作を説明するフローチャートである。各制
御部に所定の条件を設定する初期設定をする（Ｓ１）。
そして、各制御系の起動はタイマ起動又は材料(2)の装
入毎に行われ、起動されると、材料情報入力部(10)は材
料の寸法、重量、抽出目標温度等の初期情報を材料情報
として読む（Ｓ３）。
入毎に行われ、起動されると、材料情報入力部(10)は材
料の寸法、重量、抽出目標温度等の初期情報を材料情報
として読む（Ｓ３）。
次に、材料(2)の現在の位置を読み（Ｓ５）、材料(2)の
前回計算温度等を読取る（Ｓ７）。そして、抽出材料温
度算出部(16)が前回制御時から今回の制御の間に粗圧延
機(4)の出側の温度計(6)を通過した粗圧延材料(5)があ
るかどうかを判断し（Ｓ９）、通過した粗圧延材料(5)
があれば、抽出材料温度算出部(16)が、実際の粗圧延材
料の温度を用いて、［６］式に従って３帯の加熱炉(1)
から抽出される時の材料(2)の温度を逆算して抽出直後
の温度を求める（Ｓ１１）。
前回計算温度等を読取る（Ｓ７）。そして、抽出材料温
度算出部(16)が前回制御時から今回の制御の間に粗圧延
機(4)の出側の温度計(6)を通過した粗圧延材料(5)があ
るかどうかを判断し（Ｓ９）、通過した粗圧延材料(5)
があれば、抽出材料温度算出部(16)が、実際の粗圧延材
料の温度を用いて、［６］式に従って３帯の加熱炉(1)
から抽出される時の材料(2)の温度を逆算して抽出直後
の温度を求める（Ｓ１１）。
次に、修正係数補正部(17)で［７］式、［８］式に従っ
て修正係数を決定する（Ｓ１３）。
て修正係数を決定する（Ｓ１３）。
この新たに求められた修正係数αｉを用いて、炉内温度
算出部(11)の修正係数を補正し、この新しい修正係数α
ｉにより炉内温度算出部(11)が現在の炉内温度を求める
（Ｓ１５）。
算出部(11)の修正係数を補正し、この新しい修正係数α
ｉにより炉内温度算出部(11)が現在の炉内温度を求める
（Ｓ１５）。
次に材料温度算出部(12)が修正された新しい修正係数に
より現在の材料(2)の温度を［２］式及び［３］式に従
って計算する（Ｓ１７）。
より現在の材料(2)の温度を［２］式及び［３］式に従
って計算する（Ｓ１７）。
次に、昇温曲線決定部(13)は、［９］式の制約条件で、
［１０］式を評価関数とする非線形の最適化によって各
材料(2)の各メッシュにおける昇温曲線を決定する（Ｓ
１９）。
［１０］式を評価関数とする非線形の最適化によって各
材料(2)の各メッシュにおける昇温曲線を決定する（Ｓ
１９）。
そして、炉内温度設定部(14)が現在の材料(2)の温度と
決定された昇温曲線によって各帯の炉温設定値を求める
（Ｓ２１）。この炉温設定値は、燃料流量制御器(15)に
設定値として送られ、燃料流量制御器(15)が炉内温度検
出用温度計(7)で検出される炉内温度との偏差に基づい
て、燃焼用バーナ(3)への燃料流量をそれぞれ制御する
（Ｓ２３）。
決定された昇温曲線によって各帯の炉温設定値を求める
（Ｓ２１）。この炉温設定値は、燃料流量制御器(15)に
設定値として送られ、燃料流量制御器(15)が炉内温度検
出用温度計(7)で検出される炉内温度との偏差に基づい
て、燃焼用バーナ(3)への燃料流量をそれぞれ制御する
（Ｓ２３）。
［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、加熱炉の加熱制御帯内
の材料温度の予測計算を、加熱炉から抽出されたときの
実際の材料の温度を用いて、修正係数を求め、その修正
係数に、炉温計算部の熱バランス方程式及び材料温度計
算部の熱伝導方程式の修正係数を補正するようにしたこ
とにより、精度のよい昇温曲線が決定され、加熱炉内の
温度制御が実際の抽出後の材料にあった炉内温度にする
ことができるという効果が得られている。
の材料温度の予測計算を、加熱炉から抽出されたときの
実際の材料の温度を用いて、修正係数を求め、その修正
係数に、炉温計算部の熱バランス方程式及び材料温度計
算部の熱伝導方程式の修正係数を補正するようにしたこ
とにより、精度のよい昇温曲線が決定され、加熱炉内の
温度制御が実際の抽出後の材料にあった炉内温度にする
ことができるという効果が得られている。
更に、精度のよい昇温曲線を得ることができるので、燃
料消費量の低減効果も得られる。
料消費量の低減効果も得られる。
第１図はこの発明の一実施例の概略構成図、第２図はこ
の発明の動作を説明するフローチャート、第３図は従来
の加熱炉の温度制御装置の概略構成図である。 図において、(1)は３帯の加熱炉、(3)は燃焼用バーナ、
(7)は温度計、(11)は炉内温度算出部、(12)は炉内材料
温度算出部、(13)は昇温曲線決定部、(14)は炉内温度設
定部、(15)は燃料流量制御器、(16)は抽出材料温度算出
部、(17)は修正係数補正部である。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
の発明の動作を説明するフローチャート、第３図は従来
の加熱炉の温度制御装置の概略構成図である。 図において、(1)は３帯の加熱炉、(3)は燃焼用バーナ、
(7)は温度計、(11)は炉内温度算出部、(12)は炉内材料
温度算出部、(13)は昇温曲線決定部、(14)は炉内温度設
定部、(15)は燃料流量制御器、(16)は抽出材料温度算出
部、(17)は修正係数補正部である。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−82425（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−82427（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−19435（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】所定数の加熱制御帯を有し、材料を前記上
流の加熱制御帯から下流の加熱制御帯に搬送し、前記材
料が下流の加熱制御帯から抽出されて粗圧延される加熱
炉と、 前記加熱炉の各加熱制御帯に備えられ、設定温度になる
ように、前記加熱制御帯内に放出する燃料流量を制御す
る燃料流量制御器と、 少なくとも、材料情報、前記各燃料流量制御器の燃料流
量及び修正係数を用いた熱バランス方程式に基づいて、
前記各加熱制御帯の現在の温度分布を求める炉内温度算
出部と、 少なくとも、前記各加熱制御帯の現在の温度分布と材料
情報と修正係数を用いた熱伝導方程式に基づいて、前記
各加熱制御帯に前記材料が搬送されたときの材料の温度
を予測する材料温度算出部と、 前記炉内温度及び材料温度に基づいた各加熱制御帯の昇
温曲線を決定する昇温曲線決定部と、 前記決定された昇温曲線と炉内温度に基づいて、各加熱
制御帯における最適な炉内温度を求め、設定温度として
前記各燃料流量制御器に設定する炉内温度設定部と、 前記粗圧延された材料とされる毎に、その粗圧延材料の
実際の温度を検出する温度計と、 前記粗圧延材料の温度が検出される毎に、その圧延時間
及び材料鋼種に基づいて、前記粗圧延材料の温度を逆算
して抽出直後の温度を求める抽出材料温度算出部と、 前記抽出材料温度算出手段で求めた抽出直後の材料の温
度に基づいて、新しい修正係数を求め、その新しい修正
係数に、前記炉内温度計算部の修正係数及び材料温度計
算部の修正係数を補正する修正係数補正部とを有するこ
とを特徴とする加熱炉の温度制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10044085A JPH0663039B2 (ja) | 1985-05-14 | 1985-05-14 | 加熱炉の温度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10044085A JPH0663039B2 (ja) | 1985-05-14 | 1985-05-14 | 加熱炉の温度制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61261433A JPS61261433A (ja) | 1986-11-19 |
| JPH0663039B2 true JPH0663039B2 (ja) | 1994-08-17 |
Family
ID=14273995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10044085A Expired - Fee Related JPH0663039B2 (ja) | 1985-05-14 | 1985-05-14 | 加熱炉の温度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0663039B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009068755A (ja) * | 2007-09-12 | 2009-04-02 | Electric Power Dev Co Ltd | 反応炉装置および反応炉内ガス温度推定方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3052966B2 (ja) * | 1988-02-02 | 2000-06-19 | 出光興産株式会社 | 金属材料の熱処理条件決定方法 |
| JP2659148B2 (ja) * | 1991-06-25 | 1997-09-30 | 新日本製鐵株式会社 | 材料温度制御における目標到達時間算出方法 |
| JP5423443B2 (ja) * | 2010-02-04 | 2014-02-19 | 新日鐵住金株式会社 | 連続式加熱炉における燃料流量算出方法、鋼材の製造方法、及び連続式加熱炉 |
| CN113819770A (zh) * | 2021-09-13 | 2021-12-21 | 安徽首矿大昌金属材料有限公司 | 一种温升曲线可控电加热炉控制方法 |
| CN114083073B (zh) * | 2021-10-21 | 2022-11-29 | 杭州电子科技大学 | 一种改进的回焊炉炉温优化方法 |
| CN114216339A (zh) * | 2021-12-02 | 2022-03-22 | 苏州振湖电炉有限公司 | 一种智能化控制的烘炉系统的自动化控制装置 |
-
1985
- 1985-05-14 JP JP10044085A patent/JPH0663039B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009068755A (ja) * | 2007-09-12 | 2009-04-02 | Electric Power Dev Co Ltd | 反応炉装置および反応炉内ガス温度推定方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61261433A (ja) | 1986-11-19 |
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